Cre/flox还是全身敲除？

常规基因敲除小鼠中，基因敲除是通过基因打靶，把需要敲除的基因的几个重要的外显子或者功能区域用Neo Cassette替换掉。于是小鼠全身所有的组织都不表达该基因产物。此类基因敲除鼠一般用于研究某个基因在对小鼠全身生理病理的影响，而且这个基因没有胚胎致死性。条件性基因敲除主要是通过染色体位点特异性重组酶系统Cre-LoxP，在待敲除的一段目的DNA序列的两端各放置一个LoxP序列，得到Flox (Flanked by loxP) 小鼠。将Flox小鼠与特异性表达Cre的工具鼠交配，即可获得具有组织或细胞特异性敲除目的基因的小鼠。这样的Flox小鼠避免了全身敲除小鼠可能出现的胚胎或新生致死，并且与不同的Cre工具鼠组合，可以使目的基因的表达或缺失发生在实验动物发育的任一阶段或组织器官。在本文中，作者使用的EIIA-cre小鼠品系携带受腺病毒EIIa启动子调控的Cre基因，在小鼠胚胎早期表达Cre重组酶。因为Cre介导的重组发生在动物发育的所有组织中，并且可以通过生殖细胞将遗传改造传递给后代，从而实现全身FNDC5敲除。

小鼠聪不聪明？心情好不好？

行为学实验告诉你！

❤ Morris水迷宫实验

水迷宫(Morris water maze，MWM)实验是一种测试实验动物对空间位置感和方向感(空间定位)的学习记忆能力的实验方法，应用于海马/外海马研究、学习记忆、智力与衰老、认知衰退等行为生物学等多个学科的科学研究和计算机辅助教学等领域，在世界上已经得到广泛地认可，是行为学研究尤其是学习与记忆研究的经典实验。

MWM主要包括以下四个部分：

1、 平台可见期（适应）阶段（第1-2天）

将水池分为四个象限，分别用N，S，W，E命名，此外再设定8个放小鼠下水的方位。每天每只小鼠进行4次实验，前两次和后两次平台分别放在两个不同的位置，如下图所示，放小鼠的位置在平台所在象限对面象限的两侧位置，例如平台如果在N位置，放置小鼠的位置就在2和4。小鼠在水中自由探索1分钟，超过1分钟未找到平台，则引导小鼠到平台并让小鼠在平台上停留15s。

2、 平台隐藏期（学习）阶段（第3-7天）

平台高度低于水平面0.5cm-1cm左右，并固定平台位置，如固定在E位置，那么小鼠入水位置则为2、3、7、8。后面步骤与上一步相同，记录逃避潜伏期(从入水点到找到平台的时间)、游泳速度和游泳路程(从小鼠进入水中到找到隐蔽平台的游泳轨迹的长度)。

3、 无平台探索期（检测）阶段（第8天）

平台隐藏期阶段完成一段时间后撤去平台，将小鼠从1号位放入（平台隐藏期一直没有用到的离目标平台最远的位置），设定时间为1分钟，记录小鼠在目标象限的活动时间，活动时间越长，代表学习记忆能力越强。

4、 反转记忆阶段

此阶段非必须，在这个阶段中，隐蔽平台被放置于平台E所在象限的对侧，即W。如进行此阶段实验，可对上述阶段的时间进行调整。如本文中的MWM没有平台可见期阶段，而是将平台隐藏期阶段延长到6-9天，并进行1天的无平台探索期阶段，随后进入反转测试。

❤ 新物体识别实验

物体认知实验是基于啮齿类动物天生具有的新奇偏爱性，用于检测动物的学习记忆能力，其与传统的检测方法相比，不需给予正向(奖赏)或反向(惩罚)的刺激，也不需冗长的训练，动物分别根据“新旧物体”特征、位置、出现的顺序和所处的背景对“新旧物体”进行辨别，能够检测从简单的物体识别记忆到复杂的空间、时序和情景记忆，对动物学习记忆行为实现精细化区分，实验简单易操作。在学习记忆发生发展机制、认知障碍防护药物和保健品研发等方面具有重要应用价值。研究物体认知实验方法有四种：新物体识别实验、物体位置识别实验、时序记忆实验和情景记忆实验。本文就使用新物体识别实验（NOR）来探究衰老对小鼠记忆能力的影响。

NOR主要包括以下三个时期：

1、适应期（第1天）：实验中将动物放入没有任何物体的实验箱中，每只10 min。

2、熟悉期（第2-4天）：第2天进行熟悉期实验，开始时箱中不放入任何物体，将动物放入再次适应 2 min，动物取出后，放入两个完全相同的物体，分别记录每只动物 5 min 内对左侧物体的探索时间(exploration time for left object，Tl) 和对右侧物体的探索时间(exploration time for right object，Tr) 。

3、测试期：熟悉期后将动物放回饲养笼中，10 min 后开始测试期实验。测试期时放入两个不同的物体，其中一个物体与熟悉期的物体完全相同，另外一个是新奇物体（与熟悉期物体匹配），动物放入后计时5min，分别记录动物对熟悉物体的探索时(exploration time for familiar object，Tf) 和对新奇物体的探索时间(exploration time for novel object，Tn)。探索活动定义为: 小鼠的鼻子近距离指向物体或者直接嗅、舔物体。当其他部位接触物体而鼻子没有指向物体或站在物体上时就不是对物体的探索活动。

❤ 旷场实验（OPF）

旷场实验(open field test，OPF)又称敞箱实验，是评价实验动物在新异环境中自主行为、探究行为与紧张度的一种方法。以实验动物在新奇环境之中某些行为的发生频率和持续时间等，反应实验动物在陌生环境中的自主行为与探究行为，以尿便次数反应其紧张度。实验在安静的环境下进行。将动物放入箱内底面中心，同时进行摄像和计时。观察一定时间后停止摄像，观察时间可根据实验拟定，一般为3～5 min。清洗方箱内壁及底面，以免上次动物余留的信息(如动物的大小便、气味)影响下次测试结果。更换动物，继续实验。

❤ 自发交替行为试验（SAB）

此实验为运用T/Y迷宫进行的最简单最基础的行为学测试，主要用于研究动物空间工作记忆的完整程度。实验过程如下：小鼠度过适应期后。关闭主臂门闸，将小鼠放在主臂10秒，打开主臂门闸开始计时，待小鼠四肢全部进入一个目标臂后，结束计时，将小鼠放回主臂，关闭主臂门闸，进行下一轮实验；2分钟内没有进入任何臂，记录实验失败，进行取出放回操作，进行下一轮实验。实验需记录：（1）进入左右臂的潜伏期（从主臂进入左右臂所需的时间，主要用于判断动物对此实验的积极性），每次进入的臂；（2）动物连续进入不同臂N次（N≥3），记为N-2次成功；（3）实际成功次数/最大成功次数，计算出动物实验成功率，以此判断动物自发连续交替选择的程度，百分比越高，说明动物工作记忆能力越强。

模式分离与稀疏编码

模式分离

模式分离是指一种可以使神经元形成不同的神经元群组来存储记忆，避免记忆混淆的重要机制。改善机体模式分离能力，则其认知能力越强。情景恐惧条件反射辨别学习实验(CFC-DL)是模式分离的主要检测方法，本文中通过CFC-DL来评估小鼠的认知能力。分别设置了情景A和情景B，如若WT小鼠和F5KO小鼠模式分离结果相同，则证明其拥有相似的认知能力，如若不同，则表明其认知能力存在差异。而当情境A和B截然不同时，其识别难度较低，小鼠很容易识别，故而很难区分对照小鼠和F5KO敲除小鼠的识别能力；而当情境A和B相似时，难度增加，则很容易比较两者之间的识别能力。本文中，研究发现F5KO敲除小鼠的认知能力显著减退，出现了模式分离的特定缺陷。

稀疏编码

由于大脑的信息处理与传递受能量代谢的限制，神经系统经过长期进化后可能采用高效节能的方式来处理信息，特别是针对相关度极强的自然刺激的编码。众多研究提示感觉神经系统可能采用稀疏编码的方式来处理自然刺激信息以达到减少冗余，提高编解码效率的目的，即在一个神经元群体里，针对某一刺激只有特定的极少数神经元在特定的时间内发放动作电位，而众多神经元在大多数时间里不发放动作电位。稀疏编码在增大神经网络的储存容量，节省代谢能量消耗，提高解码效率等方面有极大的优势。

图2 直接注射irisin至DG中可挽救F5KO小鼠的模式分离受损

扩展数据图2 直接注射irisin至DG中可挽救F5KO小鼠的模式分离受损

运动能促进DG中神经元的活化。为了评估DG中成熟颗粒细胞（小编注：成熟颗粒细胞产生树突、轴突，形成突触联系，才会形成新的神经元）和成年形成神经元的功能，对小鼠进行转棒实验，并注射BrdU（小编注：标记正处于增殖过程中的神经干细胞）。对海马切片进行c-Fos和NeuN染色（小编注：活化的神经元能被c-Fos标记，成熟神经元则被NeuN标记）后，研究人员在F5KO小鼠的海马背侧切片中观察到cFos+BrdU−NeuN+细胞(代表DG中的成熟颗粒细胞)的数量与WT小鼠没有显著差异(图3a，b)，而F5KO小鼠的海马背侧切片中cFos+BrdU+NeuN+细胞(代表DG中成年形成的神经元)明显多于WT小鼠(图3a，c)。进一步研究发现，WT和F5KO小鼠训练强度一致，并且DG中BrdU+NeuN+细胞（代表成熟神经元）总数并无明显差异，表明F5KO小鼠DG中成年出生的神经元存在异常的激活模式 (图3d-f)。并且这种异常激活可能会损害脑区稀疏编码（sparse encoding，DG模式分离的基础）。基于这一功能差异，研究人员随后将研究重点放在成年形成的海马神经元上。

图3 在全身F5KO小鼠中，成年海马神经元显示异常激活

海马体中成年形成的神经元在模式分离中起着至关重要的作用。小鼠和人类的成年海马体的神经发生在衰老和AD中下降。相反，成年海马神经发生的改善会增强运动、衰老和AD的学习记忆能力。为了在F5KO和WT小鼠中检验这一点，研究人员使用BrdU标记来评估新生神经元的基础数量，没有发现存在显著差异 (扩展数据图3a，b)。接下来，研究人员为了评估跑步锻炼是否会改变新生神经元数量，他们利用了另外一种胸腺嘧啶核苷类似物——EdU标记来评估运动后的新生神经元的数量（小编注：EdU跟BrdU类似，也是一种胸腺嘧啶核苷类似物，也能够在细胞增殖时期代替胸腺嘧啶（T）渗入正在复制的DNA分子，为了区分baseline细胞水平和运动后的细胞水平，于是使用了两种marker）。在WT和F5KO小鼠中，研究发现跑步显著提高了EdU+细胞数量(扩展数据图3c，d)。

值得注意的是，运动不仅影响新生神经元的数量，还影响其形态和成熟。跑步运动增加了树突的长度和复杂性，并增加了DG中树突棘（dendritic spines）的数量，通常也会加速新生神经元的成熟。为了研究新生神经元的连接，研究人员将逆转录病毒GFP报告基因(RV-CAG-GFP)脑立体定位注射到DG中，以标记新生神经元，并在28天后检查它们的形态(图4a)。树突复杂性和树突总长度的Sholl分析表明，在WT小鼠中，树突树（dendritic arbours）随着跑步锻炼而生长，但这一现象在F5KO小鼠中没有出现(图4b-f)。新生神经元经历树突生长阶段，会进入树突修剪（pruning）阶段，且神经元树突修剪也是神经元成熟的重要步骤之一。研究结果表明，F5KO静止组小鼠的腹侧DG中新生神经元比WT静止组小鼠的新生神经元具有更复杂的树突，然而两组小鼠运动后腹侧DG中新生神经元的树突无明显变化，（小编注：树突棘在密度上具有动态性，在发育早期，树突棘的数量快速增加，且这一树突棘发生阶段也同是突触发生和神经环路形成的高峰期。在到达一个最高点之后，大脑中树突棘的密度停止增加并出现逐渐降低的过程，即大脑进入树突棘修剪阶段。到达成年期后，树突棘的密度趋于稳定，直到由衰老或病理条件引起的树突棘消失和神经元死亡。然而在F5KO小鼠中，树突失去修剪功能，不能完全成熟，因此作者才说神经元因修剪缺陷引起过度增长，并且在这一阶段神经元复杂程度越高越不好）并且树突胞体大小没有受到影响(扩展数据图3e)。因此，缺少FNDC5/irisin会导致神经元过度生长或修剪缺陷。

接下来，对DG外层新生神经元的树突棘密度进行分析。树突棘代表兴奋性突触（excitatory synapses），在新生神经元的成熟过程中，棘会逐渐形成并长大。在背侧海马体中，与WT小鼠相比， F5KO中新生神经元的棘密度显著降低，并且这种缺陷无法被运动所改善(图4g，h)。此外，通过累积分布（cumulation distribution）和粒度中值（median size）测量发现F5KO小鼠的树突棘头更小 (图4i，j)。在腹侧海马体中，树突棘密度和棘头大小没有显著变化 (扩展数据图3f–h)。因此，F5KO后小鼠背侧海马的树突棘的变化更显著，这与背侧海马更多参与调节认知功能，而腹侧海马支配情感行为的观念更加吻合。总之，FNDC5/irisin特异地影响新生神经元的发育和成熟。  

图4 在全身F5KO小鼠中，海马体中成年神经元发育异常

扩展数据图3 在全身F5KO小鼠中，海马体中成年形成的神经元发生了改变

评估稀少细胞群体 (例如成年形成的神经元) 的转录组是非常具有挑战性的，即使是单细胞测序在这些稀少细胞群体中的探索也是受限的。此外，还需要针对这些动态细胞亚群的特定发育阶段来测量形成时间。于是研究人员开发了一种新的方法来确定新生神经元的转录谱，即使用突触蛋白启动子（RV-SYN-GTRgp）驱动的GFP报告逆转录病毒选择性标记新生神经元的细胞核，然后利用FACS对分离的细胞核进行分类，以进高通量RNA测序（RNA seq）分析。小鼠训练后，day2脑注射病毒，然后day28检测小鼠海马进行FACS分选，发现，每只小鼠产生了200-500个未成熟的神经元细胞核(图5a和扩展数据图4a，b)。

为了证实研究人员的方法优先富集神经元细胞核，研究人员使用DAVID对前1500个表达基因进行了GO (Gene Ontology)分析。结果发现，“UP_TISSUE Brain”这部分相关性最强 (P = 2.8×10−84)。随后主成分分析（Principal-component analyses）和层次聚类分析（Hierarchical clustering）显示，无论运动干预与否，F5KO小鼠新生神经元中的转录图谱都有很大程度的异常(图5b)。与单细胞 RNA-seq 相比，单细胞核 RNA-seq 的变异性更大可能，因此同等样本量情况下，其对运动效应的检测结果的代表性可能不如细胞 RNA-seq。F5KO和WT新生神经元的差异表达基因共有459个 (图5c），基因富集分析(GSEA)确定了成年形成的神经元中FNDC5/irisin缺失会导致异常的重要疾病信号通路，包括AD。并且一些与神经元发育相关的通路也受到抑制，例如“神经营养因子信号通路”或“树突发育”相关通路均由于FNDC5/irisin缺失被抑制了(图5d)。综上所述，这些数据表明FNDC5/irisin的缺失改变了成年形成的神经元的形态、转录和功能。

图5 在全身F5KO小鼠中，海马体中成年形成神经元的转录组发生改变

扩展数据图4 在全身F5KO小鼠中，海马体中成年形成神经元的转录组发生改变

在转基因AD小鼠模型APP/PS1 (APPswe，PSEN1dE9)中，海马Fndc5基因表达在6月龄时与WT同窝幼崽相比显著降低 (图6a)。APP/PS1小鼠从6个月大开始出现淀粉样斑块（amyloid plaques）、胶质增生（gliosis）和认知缺陷。对来自西奈山医学院和梅奥(MSSM)研究所的数据进行RNA-seq分析（包括来自1234人的2114个样本），显示与对照组相比，AD患者的海马旁回（parahippocampal gyrus）中FNDC5的表达显著降低（小编注：上文在小鼠中主要研究了小鼠的海马齿状回，而这里在人类样本中研究的是海马旁回，海马旁回位于枕叶和颞叶下方的内侧，作为海马的主要皮质输入，与认知和情绪有着重要的关系。这里之所以放了海马旁回数据可能是因为只有这部分有差异），但其他大脑区域中FNDC5的表达无明显变化（图6b）。接下来，研究人员将F5KO小鼠与APP/PS1小鼠杂交，以评估FNDC5/irisin缺失对AD认知功能的影响。值得注意的是，APP/PS1-F5KO在CFC中的表现比APP/PS1-WT更差(图6c)，如前所述，CFC实验中情景A与情景C有着明显差别，但是APP/PS1-F5KO小鼠仍无法识别环境A/C，表现为颤栗比例无明显变化，这表明与APP/PS1小鼠相比，FNDC5的缺失（APP/PS1-F5KO）进一步加剧了APP/PS1小鼠在识别环境方面存在缺陷。有趣的是，与APP/PS1-WT相比，APP/PS1-F5KO小鼠的大脑皮层中显示出更高水平的可溶性Aβ-40蛋白，该蛋白能够促进斑块的形成和血管完整性失调，但在海马体中没有观察到这种差异(扩展数据图5a，b)。此外，在体重、OPF（旷场试验）、SAB（自发交替行为试验）和CFC基本颤栗比例上，不同基因型小鼠之间并无显著差异(扩展数据图5c-g)。这说明了FNDC5/irisin缺失特异性加剧了AD患者的认知损伤，并且这种损伤在脑区体现为淀粉样斑块、胶质增生和血管完整性失调。

为了评估外周递送irisin的治疗潜力，作者给8个月大的雄性APP/PS1小鼠尾静脉注射AAV8-irisin或AAV8-GFP，使小鼠肝脏过表达irisin，提高循环irisin水平(图6d,e和延伸数据图6a)。重要的是，海马体中irisin的mRNA表达水平无明显变化（小编注：这表明海马体中irisin基因表达水平没有显著变化，说明外周irisin也可改善AD模型的认知功能；通过AAV在肝脏中过表达irisin来提高外周irisin浓度可以引发irisin在中枢的富集，进而改善AD小鼠模型中的认知缺陷和神经病变）(扩展数据图6b和7b)。随后，对10个月大的小鼠进行空间学习和记忆能力测试（如Barnes迷宫或MWM），结果发现，irisin处理小鼠表现更好。(图6f，g和扩展数据图6g-j)。为了避免基因型偏差并证实irisin效应的普遍性，研究人员还使用了另一种转基因AD小鼠模型，即5×FAD小鼠，并以与APP/PS1小鼠相同的方式注射AAV8-irisin。除了淀粉样斑块、神经胶质增生和认知缺陷外，5xFAD小鼠还会发生神经退化。在5xFAD小鼠中，外周irisin水平的升高也导致了MWM空间学习和记忆的改善(图6h，I和扩展数据图7g-j)。与全身F5KO小鼠的数据一致，对两种模型小鼠处理irisin后，小鼠在类似情景下的CFC-DL的模式分离得到改善，但在不同情景下的CFC检测中没有表现出明显变化(扩展数据图6k,l和7k,l)。同样，irisin处理组在SAB中也无明显变化(扩展数据图6f和7f)。除此之外，小鼠体重和OPF表现不受影响，表明在在两种AD模型中强制性表达irisin没有明显的毒性(扩展数据图6c-e和7c-e)。上述结果说明了外周给药irisin可以改善AD小鼠的认知功能，这种改善效果在不同条件诱导的AD模型中存在普遍性。

图6 外周irisin改善转基因AD小鼠模型的认知功能

扩展数据图5 irisin缺失对转基因AD小鼠认知功能的影响

扩展数据图6 外周irisin改善APP/PS1转基因AD模型小鼠的认知功能

扩展数据图7 外周irisin改善5xFAD转基因AD模型小鼠的认知功能

据报道，星形胶质细胞（Astrocyte）和小胶质细胞（microglia）的重新激活与衰老相关的神经退行性变有关。事实上，在用irisin处理的APP/PS1小鼠的海马体中，GFAP+星形胶质细胞和Iba1+小胶质细胞比GFP处理的小鼠小得多 (图7a，b)，表明胶质细胞的活性在irisin处理中下降，这抑制了衰老相关的神经退行性病变。此外，来自APP/PS小鼠海马体的RNA-seq数据的GSEA发现了几条与神经炎症相关的通路 (图7c)。值得注意的是，这些通路中有几条与F5KO小鼠新生神经元中通路重叠（小编注：如背景介绍所述，小胶质细胞参与一系列神经退行性疾病的发生，小胶质细胞活化和神经炎症为神经病理学的主要特征，无论在急性神经退行性疾病中或是慢性炎症过程中，小胶质细胞皆可被激活释放炎症介质。而星形胶质细胞也可参与多种神经病理过程。故而胶质细胞激活表明机体存在炎症；F5KO小鼠新生神经元与几条炎症相关通路重叠，暗示着F5KO小鼠可能存在着神经炎症），并且基因富集分析也表明，与所有其他细胞类型的基因相比，irisin处理的AD小鼠星形胶质细胞特异性和小胶质细胞特异性基因显著下调 (图7d)。所以，通过外周提高irisin浓度可以通过下调胶质细胞的激活来减缓AD模型中的神经退行性病变。

研究人员最近发现整合素αV/β5是骨和脂肪细胞中irisin的受体，有趣的是，F5KO小鼠新生神经元RNA-seq和APP/PS小鼠海马体RNA-seq分析中，粘着斑（focal adhesion）信号通路都受到整合素αV/β5调节（图5c和7c）。双色dSTORM（具有单分子分辨率的直接随机光学重建显微镜）显示，在神经元分化的原代成年海马神经干细胞中，重组irisin-FLAG结合在细胞表面，并且该细胞同时表达αVβ3和αVβ5整合素 (扩展数据图9a)。对纳米级定位图的CLUS-DOC分析表明，只有0.4%(0.1-0.5%)的irisin分子与αVβ3整合素共定位，而更多的irisin分子，即16%(5-23%)与αVβ5整合素共定位 (图7e，f)。小鼠DG的单细胞RNA-seq数据表明，Itgav（整合素αV）在所有细胞中普遍表达，而Itgb5（整合素β5）主要在星形胶质细胞和小胶质细胞上表达(扩展数据图9b，c)。共聚焦显微镜证实αVβ5整合素受体复合物主要位于星形胶质细胞，而不是神经元上 (图7g)。值得注意的是，这些原代成年海马神经干细胞不含小胶质细胞(扩展数据图9d)。综上所述，这些结果表明，外周注射irisin足以挽救两种AD小鼠模型的认知衰退。此外，irisin蛋白的作用可能是通过整合素αVβ5受体复合物介导来调节神经胶质细胞（小编注：包括星形胶质细胞和小胶质细胞）的激活而实现的。

图7 外周irisin减少转基因AD小鼠模型的胶质细胞活化

扩展数据图8 外周irisin降低AD转基因模型小鼠胶质细胞的激活

扩展数据图9 irisin与培养的星形胶质细胞中αV/β5整合素受体结合

了解外周表达的irisin是否穿过血脑屏障（Blood–brain barrier，BBB）并在大脑中具有直接的中枢作用，或者外周irisin是否诱导其他分子穿过BBB并引发这些中枢作用至关重要。为了直接探究irisin是否穿过BBB，对WT小鼠静脉注射AAV8-irisin或AAV8-GFP，并于三周后采集血液。然后用50毫升PBS灌注小鼠以除去所有残留的血液，并收集各种组织。研究人员首先证实了irisin mRNA的病毒仅在肝脏中表达，而在其他外周器官中没有表达。最重要的是，研究人员没有检测到包括海马在内的大脑中irisin基因表达的任何增加 (图8a和扩展数据图6b和7b)。在血浆和肝脏中观察到irisin蛋白水平升高(图8b，c)。除此之外，研究人员还检测到大脑中irisin蛋白水平显著升高，但股四头肌中没有(图8c)。由于研究人员没有观察到大脑中irisin基因表达的增加，研究人员推断这些irisin蛋白水平的增加是irisin穿过BBB的结果。并且来自肝脏的循环irisin-FLAG大约为12 kDa，与天然irisin一样被糖基化(扩展数据图10a)。为了评价irisin对小鼠外周组织的影响，研究人员对注射AAV8-Irisin的小鼠和注射AAV8-GFP的WT小鼠的几个外周器官(肝脏、股四头肌、腹股沟白色脂肪组织和肩胛间棕色脂肪组织)进行了qPCR。然而，研究人员并没有检测到显著的基因表达变化(扩展数据图10b-e)。综上所述，这些数据有力地支持了研究人员的假设，即外周递送irisin能直接穿过血脑屏障作用于大脑。

图8 外周递送irisin穿过血脑屏障

扩展数据图10 外周递送irisin具有中枢作用

irisin介导运动对认知功能的改善作用。Fndc5/irisin基因全身敲除在运动、衰老和AD模型中均导致认知功能损伤。将irisin直接递送到F5KO小鼠的DG中可以减缓上述认知功能损伤表型，这表明irisin是调控认知的活性因子。在F5KO小鼠中，DG中成年形成的神经元在形态、转录和功能上均显示出异常。通过AAV在肝脏中过表达irisin来提高外周irisin浓度可以引发irisin在中枢的富集，并可改善AD小鼠模型中的认知缺陷和神经病变。在机制方面，irisin结合星形胶质细胞和小胶质细胞的细胞膜表面受体整合素αV/β5，通过抑制两种神经胶质细胞的异常激活来缓解神经炎症的发展，进一步改善认知功能。综上所述，irisin是运动改善认知的重要调节因子，并且也是治疗包括AD在内的认知障碍的潜在治疗药物，其可穿过血脑屏障直接作用于中枢。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s42255-021-00438-z